特許 5936646 改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5936646

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/329 20060101AFI20160609BHJP

   H01L 29/868 20060101ALI20160609BHJP

   H01L 31/044 20140101ALI20160609BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/91 A

   H01L31/04 520

   H01L21/28 301R

【請求項の数】6

【外国語出願】

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-91000(P2014-91000)

(22)【出願日】2014年4月25日

(65)【公開番号】特開2014-220497(P2014-220497A)

(43)【公開日】2014年11月20日

【審査請求日】2014年6月20日

(31)【優先権主張番号】13/874,981

(32)【優先日】2013年5月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】チャン， シアオボー

【審査官】 早川 朋一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５３５２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１８２１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１６８２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０５８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２１３４６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３２９

Ｈ０１Ｌ ２９／８６１−２９／８８５

Ｈ０１Ｌ ２１／２８−２１／２８８

Ｈ０１Ｌ ２１／４４−２１／４４５

Ｈ０１Ｌ ２９／４０−２９／５１

Ｈ０１Ｌ ３１／０４４−３１／０４４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池におけるバイパスダイオードとして使用するためのダイオードを製造するための方法であって、
シリコンウエハーの第１の側面の上に第１のドーピング層を形成することと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの第２の側面の上に第１の誘電体層を堆積させることと、
前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上の前記第１の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記開口部を覆うように拡散及びイオン注入のうちの１つを実行して接合を生み出すことと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記第１の誘電体層を除去することと、
前記接合の上に第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に第２の金属接触を堆積させることと、
前記第１の金属接触の上、前記シリコンウエハーの前記第２の側面における外部に晒されている部分の上、及び前記第２の金属接触の上に、第２の誘電体層を堆積させて、前記第２の誘電体層を前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触に覆わせることと、
前記第２の誘電体層で覆われた前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触を焼結すること、
前記第２の誘電体層で覆われた前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触を焼結した後で、前記第１の金属接触の上の前記第２の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記第２の金属接触の上の前記第２の誘電体層を除去することと
を含む方法。

【請求項2】

前記シリコンウエハーの前記第１の側面の上に前記第１のドーピング層を形成した後に、前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上に最初の誘電体層を堆積させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記最初の誘電体層を除去することをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記接合の上に前記第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に前記第２の金属接触を堆積させることは、電子ビーム蒸着を使用することによって実行される、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バイパスダイオードに関する。具体的には、本開示は、改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオードに関する。

【背景技術】

【0002】

チタンは、典型的には、ケイ化チタンを形成することによって、シリコンダイオードの抵抗接点に対して使用される。しかしながら、周囲の環境の中にある酸素は、金属接触の焼結処理工程の間にチタンを酸化し、当該工程は、典型的には、摂氏３００度以上かつ摂氏６００度以下の範囲内に含まれる温度の中で行われる。酸化されたチタンの層は、シリコンに対する金属接触の接着を弱め、そのようにして、ダイオードの信頼性を危うくする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

それ故、改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオードが必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオードのための方法、システム、及び装置に関する。太陽電池バイパスダイオードを製造するための開示される方法は、シリコンウエハーの第１の側面の上における拡散又はイオン注入によって、第１のドーピング層を形成することを含む。方法はさらに、化学蒸着（ＣＶＤ）によって、第１のドーピング層及びシリコンウエハーの第２の側面の上に、第１の誘電体層（例えば、二酸化ケイ素の層）を堆積させることを含む。また、方法は、シリコンウエハーの第２の側面の上の第１の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することを含む。それに加えて、方法は、接合を生み出すために、開口部を覆うように拡散又はイオン注入を実行することを含む。付加的に、方法は、第１のドーピング層及びシリコンウエハーの第２の側面から第１の誘電体層を除去することを含む。また、方法は、接合の上に第１の金属接触を堆積させること、及び第１のドーピング層の上に第２の金属接触を堆積させることを含む。それに加えて、方法は、ＣＶＤによって、第１の金属接触の上、シリコンウエハーの第２の側面における外部に晒されている部分の上、及び第２の金属接触の上に、第２の誘電体層（例えば、二酸化ケイ素の層）を堆積させることを含む。さらに、方法は、第１の金属接触の上の第２の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することを含む。

【0005】

１以上の実施形態において、方法はさらに、シリコンウエハーの第１の側面の上に第１のドーピング層を形成した後に、ＣＶＤによって、第１のドーピング層の上、及びシリコンウエハーの第２の側面の上に、最初の誘電体層（例えば、二酸化ケイ素の層）を堆積させることを含む。少なくとも１つの実施形態において、方法はさらに、熱アニールを実行することを含む。いくつかの実施形態において、方法はさらに、第１のドーピング層及びシリコンウエハーの第２の側面から最初の誘電体層を除去することを含む。

【0006】

少なくとも１つの実施形態において、第１のドーピング層及びシリコンウエハーの第２の側面からの最初の誘電体層の除去は、フッ化水素酸を使用して実行される。いくつかの実施形態において、方法は、第１の金属接触の上の第２の誘電体層の中に開口部をエッチング加工する前に、第１の金属接触及び第２の金属接触を焼結させることをさらに含む。

【0007】

１以上の実施形態において、第１のドーピング層は、ｐ型の物質である。少なくとも１以上の実施形態において、第１のドーピング層のｐ型の物質は、ホウ素（Ｂ）である。

【0008】

いくつかの実施形態において、第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金であり、又はアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金である。１以上の実施形態において、第２の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金であり、又はアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金である。

【0009】

少なくとも１つの実施形態において、第１の誘電体層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。１以上の実施形態において、第２の誘電体層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。いくつかの実施形態において、最初の誘電体層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。

【0010】

少なくとも１つの実施形態において、第１のドーピング層は、ｎ型の物質である。いくつかの実施形態において、第１のドーピング層のｎ型の物質は、リン（Ｐ）である。

【0011】

１以上の実施形態において、シリコンウエハーの第２の側面の上の第１の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することは、フォトリソグラフィー及びフッ化水素酸のうちの少なくとも１つを使用することによって実行される。少なくとも１つの実施形態において、第１のドーピング層及びシリコンウエハーの第２の側面からの第１の誘電体層の除去は、フッ化水素酸を使用して実行される。いくつかの実施形態において、接合の上の第１の金属接触の堆積、及び第１のドーピング層の上の第２の金属接触の堆積は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着を使用することによって実行される。

【0012】

少なくとも１つの実施形態において、太陽電池バイパスダイオードを製造するための方法が開示される。開示される方法は、シリコンウエハーの第１の側面の上に第１の誘電体層を堆積させることを含む。方法はさらに、第１の誘電体層の中に第１の開口部をエッチング加工することを含む。また、方法は、接合を生み出すために、第１の開口部を覆うように拡散又はイオン注入を実行することによって、第１のドーピング層を形成することを含む。それに加えて、方法は、第１のドーピング層及び第１の側面における外部に晒されているシリコン領域を覆うように、第２の誘電体層を堆積させることを含む。また、方法は、第２の誘電体層の中に第２の開口部をエッチング加工することを含み、当該第２の開口部は、第１の開口部とは異なる位置に置かれる。それに加えて、方法は、第２の開口部を覆うように拡散又はイオン注入することによって、第２のドーピング層を形成することを含む。付加的に、方法は、第１のドーピング層の上端（ｔｏｐ）の上の第２の誘電体層を除去することを含む。それに加えて、方法は、第１のドーピング層の上に金属接触を堆積させて第１の金属接触を形成すること、及び第２のドーピング層の上に金属接触を堆積させて第２の金属接触を形成することを含む。付加的に、方法は、第１の金属接触及び第２の金属接触の上に第３の誘電体層を堆積させることを含む。さらに、方法は、第１の金属接触及び第２の金属接触を覆うように、第３の誘電体層の中に２つの開口部をエッチング加工することを含む。

【0013】

１以上の実施形態において、方法はさらに、第１の金属接触及び第２の金属接触の上端の上の第３の誘電体層の中に開口部をエッチング加工する前に、２つの金属接触を焼結させることを含む。

【0014】

少なくとも１つの実施形態において、第１のドーピング層はｐ型の物質であり、かつ第２のドーピング層はｎ型の物質である。１以上の実施形態において、第１のドーピング層のｐ型の物質はホウ素（Ｂ）であり、かつ第２のドーピング層のｎ型の物質はリン（Ｐ）である。

【0015】

１以上の実施形態において、第１のドーピング層はｎ型の物質であり、かつ第２のドーピング層はｐ型の物質である。いくつかの実施形態において、第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金であり、又はアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金である。１以上の実施形態において、第２の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金であり、又はアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金である。

【0016】

少なくとも１つの実施形態において、第１の誘電体層及び／又は第２の誘電体層及び／又は第３の誘電体層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。いくつかの実施形態において、シリコンウエハーの上の第１の誘電体層の中、第２の誘電体層の中、及び／又は第３の誘電体層の中に、開口部をエッチング加工することは、フォトリソグラフィー及び／又はフッ化水素酸を使用することによって実行される。１以上の実施形態において、接合の上に第１の金属接触を堆積させること、及び第２のドーピング層の上に第２の金属接触を堆積させることは、電子ビーム蒸着を使用することによって実行される。

【0017】

少なくとも１つの実施形態において、太陽電池バイパスダイオードは、シリコンウエハー、及び当該シリコンウエハーの第１の側面の上に形成される２型のドーピング層を備える。太陽電池バイパスダイオードはさらに、シリコンウエハーの第２の側面の一部の中に拡散又は注入される、１型のドーピング層を備える。また、太陽電池バイパスダイオードは、１型のドーピング層の上に堆積される前面金属接触を備える。それに加えて、太陽電池バイパスダイオードは、２型のドーピング層の上に堆積される裏面金属接触を備える。さらに、太陽電池バイパスダイオードは、前面金属接触及びシリコンウエハーの第２の側面における外部に晒されている部分の上に堆積される誘電体層を備え、当該誘電体層は、前面金属接触を外部に晒す開口部を有する。

【0018】

１以上の実施形態において、２型のドーピング層は、ｎ型の物質である。いくつかの実施形態において、２型のドーピング層は、ｐ型の物質である。

【0019】

少なくとも１つの実施形態において、太陽電池バイパスダイオードは、シリコンウエハーを備える。ダイオードはさらに、シリコンウエハーの第１の側面の第１の部分の上に形成される１型のドーピング層、及びシリコンウエハーの第１の側面の第２の部分の上に形成される２型のドーピング層を備える。それに加えて、ダイオードは、１型のドーピング層の上に堆積される１型の金属接触、及び２型のドーピング層の上に堆積される２型の金属接触を備える。付加的に、ダイオードは、１型の金属接触及び２型の金属接触の上、及びシリコンウエハーにおける外部に晒されている部分の上に堆積される誘電体層を備え、当該誘電体層は、１型の金属接触及び２型の金属接触を外部に晒す２つの開口部を有する。

【0020】

１以上の実施形態において、２型のドーピング層はｎ型の物質であり、かつ１型のドーピング層はｐ型の物質である。いくつかの実施形態において、２型のドーピング層はｐ型の物質であり、かつ１型のドーピング層はｎ型の物質である。

【0021】

特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又はさらに他の実施形態において組み合わせることができる。

【0022】

本開示の上記及び他の特徴、態様、及び利点に対する理解は、後述の説明、特許請求の範囲、及び添付図面を参照することにより深まるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、ダイオードの金属接触の溶接プル強度（Ｗｅｌｄ Ｐｕｌｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）及びパーセンテージピーリング（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｐｅｅｌｉｎｇ）対（ＶＳ．）既存のダイオードの金属接触における酸素レベルを示すグラフである。

【図2A】図２Ａは、既存のダイオードの構造の断面図である。

【図2B】図２Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、改良された金属接触を有する本開示のダイオードの構造の断面図である。

【図2C】図２Ｃは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、改良された金属接触を有する本開示のダイオードの別の構造の断面図である。

【図3A】及び

【図3B】図３Ａ及び図３Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２Ｂの改良された金属接触を有するダイオードの製作のための本開示の方法のステップを示している。

【図4】図４は、図２Ｂの改良された金属接触を有する本開示のダイオードの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線と、既存のダイオードとの比較（ＶＳ．）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本明細書の中において開示される方法及び装置は、改良された金属接触を有する太陽電池バイパスダイオードの作動システムを提供する。具体的には、システムは、金属接触の焼結処理工程の間に金属接触の上端の上に誘電体フィルムを採用することによって、太陽電池バイパスダイオードの金属接触の接着を改良する。誘電体フィルムは、焼結の間に接触金属が酸化されることを妨げ、またダイオード及び太陽電池アセンブリの中の短絡を妨げる。

【0025】

上述したように、チタン（Ｔｉ）は、典型的には、ケイ化チタン（ＴｉＳｉ２）を形成することによって、シリコン（Ｓｉ）ダイオードの抵抗接点に対して使用される。しかし、周囲の環境の中にある酸素（Ｏ２）は、金属接触の焼結処理工程の間にチタンを酸化する。酸化チタンの層は、シリコンに対する金属接触の接着を弱め、それ故、そのようなダイオードは、宇宙の用途に使用できない。

【0026】

近年、産業において、金属の焼結処理工程の間の金属接触のチタンの酸化を妨げるために、金属の焼結処理工程は、窒素（Ｎ２）又は少ない含有量の水素（Ｈ２）を伴ったＮ２などの、加熱炉の筒の中に放出される不活性ガスを伴った、当該加熱炉の筒の中で実行される。しかしながら、上述した金属の焼結処理工程を採用するとしても、空気の中の酸素は、排気口を通じて加熱炉の筒の中へと拡散し、チタンと反応する可能性がある。チタンの酸化の程度は、焼結処理工程の間の加熱炉の中におけるウエハーの位置に依存する。加熱炉の筒の排気口の近くに位置するウエハーは、排気口から遠く離れた場所に位置するウエハーよりも多く酸化される。加熱炉の筒の中などのように、制御された環境の中で焼結処理工程を使用する以外に、酸素に対する障壁となるようにチタンの上端の上にパラジウム金属を採用するなど、様々な異なる種類の接触スタック（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔａｃｋｓ）が、耐酸素性に対して調査されてきた。しかしながら、これらの従来からの解決法のいずれを使用しても、金属の酸化は、依然として生産される製品に決定的な影響を与える程度に存在する。

【0027】

本開示のシステムは、化学蒸着（ＣＶＤ）の二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の層などの誘電体層を採用し、金属焼結処理工程の間にダイオードの金属接触を覆い、それによって、金属接触のチタン層が酸化されてしまうことを妨げる。二酸化ケイ素の保護を伴ったダイオードの金属接触における酸素の原子濃度は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）を伴って検出され、二酸化ケイ素の保護がないダイオードの金属接触における場合の１０分の１となっている。

【0028】

下記の説明には、システムのさらに徹底した説明を提供するために、多数の詳細事項が記載されている。しかしながら、当業者には、開示されたシステムをこれらの具体的な詳細事項なしで実施可能であることが明らかであろう。その他の場合では、システムを不要にわかりにくくしないために、よく知られる特徴については詳細に説明していない。

【0029】

図１は、ダイオードの金属接触の溶接プル強度（Ｗｅｌｄ Ｐｕｌｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）及びパーセンテージピーリング（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｐｅｅｌｉｎｇ）対（ＶＳ．）既存のダイオードの金属接触における酸素レベルを示すグラフ１００である。この図において、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金から製造された接触を有するシリコンダイオードの金属接触の接着、対、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）によって検出された酸素含有量が、溶接プル試験を通じて表現されている。この図に示されるように、酸素（Ｏ２）含有量が増加すると、グラム（ｇ）で示される溶接プル強度が減少し、溶接面積のピーリングのパーセンテージが増加する。

【0030】

本開示のダイオードは、焼結処理工程の間に金属接触を覆うために、誘電体のフィルムを採用する。誘電体フィルムの覆いは、金属接触が、当該接触の中のチタンを酸化する酸素に晒されないようにする。誘電体フィルムの覆いは、金属接触が酸素に晒されないようにするので、当該金属接触は酸素により酸化されにくく、それ故、金属接触の接着は改良される。

【0031】

図２Ａは、既存のダイオードの構造２００の断面図である。この図において、２型のドーピング層２１０が示され、拡散又はイオン注入によって、シリコンウエハー２１５の第１の側面２０７の上にそれが形成される。それに加えて、1型のドーピング層２２０が示され、拡散（又はイオン注入）によって、シリコンウエハー２１５の第２の側面２１７の一部の中にそれが形成される。

【0032】

また、この図において、誘電体層２２５が示され、シリコンウエハー２１５の第２の側面２１７の上端の上の２つの領域の中にそれが配置される。前面金属接触２３５が示され、１型のドーピング層２２０の上にそれが堆積され、かつ裏面金属接触２０５が示され、２型のドーピング層２１０の上にそれが堆積される。それに加えて、安定化処理層２３０が示され、誘電体層２２５領域の上端の上にそれが配置される。

【0033】

この既存のダイオードの構造２００においては、前面金属接触２３５が、安定化される前に、焼結される。安定化処理層２３０は、ダイオード２００及び（図示せぬ）太陽電池アセンブリの中で短絡が生じることを妨げる。

【0034】

図２Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、改良された金属接触を有する本開示のダイオードの構造２４０の断面図である。この図において、２型のドーピング層２５０が示され、拡散又はイオン注入によって、シリコンウエハー２５５の第１の側面２４７の上にそれが形成される。それに加えて、１型のドーピング層２６０が示され、拡散（又はイオン注入）によって、シリコンウエハー２５５の第２の側面２５７の一部の中にそれが形成される。

【0035】

また、この図において、前面金属接触２７０が示され、１型のドーピング層２６０の上にそれが堆積され、かつ裏面金属接触２４５が示され、２型のドーピング層２５０の上にそれが堆積される。それに加えて、誘電体層２６５（例えば、二酸化ケイ素の材料）が示され、シリコンウエハー２５５の第２の側面２５７の上端の上の２つの領域の中にそれが配置される。

【0036】

この本開示のダイオードの構造２４０においては、前面金属接触２７０が、焼結される前に、誘電体層２６５によって覆われ、それによって前面金属接触２７０の中の金属層は、周囲の環境の中にある酸素から隔離される。誘電体層２６５は、前面金属接触２７０を晒す工程の終わりにおいて、部分的に除去される。

【0037】

１以上の実施形態において、２型のドーピング層２５０はｎ型の物質（例えば、リン（Ｐ））であり、シリコンウエハー２５５は、ｎ型の物質であり、１型のドーピング層２６０は、ｐ型の物質（例えば、ホウ素（Ｂ））である、ということが注意されるべきである。他の実施形態において、２型のドーピング層２５０は、ｐ型の物質（例えば、ホウ素（Ｂ））であり、シリコンウエハー２５５は、ｐ型の物質であり、１型のドーピング層２６０は、ｎ型の物質（例えば、リン（Ｐ））である。

【0038】

図２Ｃは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、改良された金属接触を有する本開示のダイオードの別の構造２８０の断面図である。この図において、１型のドーピング層２８２が示され、拡散又はイオン注入によって、シリコンウエハー２８６の第１の側面２８１の第１の部分の上にそれが形成される。それに加えて、２型のドーピング層２８４が示され、拡散又はイオン注入によって、シリコンウエハー２８６の第１の側面２８１の第２の部分の上にそれが形成される。

【0039】

また、この図において、第１の金属接触２９０が示され、１型のドーピング層２８２の上にそれが堆積され、かつ第２の金属接触２９２が示され、２型のドーピング層２８４の上にそれが堆積される。それに加えて、誘電体層２８８（例えば、二酸化ケイ素の材料）が示され、シリコンウエハー２８６の上端の上の３つの領域の中にそれが配置される。

【0040】

この本開示のダイオードの構造２８０においては、第１の金属接触２９０及び第２の金属接触２９２は、両者とも、ダイオード２８０が焼結される前に誘電体層のフィルム２８８によって覆われ、それによって金属接触２９０、２９２は、周囲の環境の中にある酸素から隔離される。誘電体層２８８は、金属接触２９０、２９２を晒す工程の終わりにおいて、部分的に除去される。

【0041】

１以上の実施形態において、１型のドーピング層２８２は、ｎ型の物質（例えば、リン（Ｐ））であり、シリコンウエハー２８６は、ｐ型の物質であり、２型のドーピング層２８４は、ｐ型の物質（例えば、ホウ素（Ｂ））である、ということが注意されるべきである。他の実施形態において、1型のドーピング層２８２は、ｐ型の物質（例えば、ホウ素（Ｂ））であり、シリコンウエハー２８６は、ｎ型の物質であり、２型のドーピング層２８４は、ｎ型の物質（例えば、リン（Ｐ））である。

【0042】

図３Ａ及び図３Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２Ｂの改良された金属接触を有するダイオードの製作のための本開示の方法のステップを示している。これらの図において、特に、ｐ型のシリコンウエハーから図２のダイオードを製造する方法のステップが示される。他の実施形態において、この方法によって、ダイオードがｎ型のシリコンウエハーからも同様に製造され得る、ということは注意されるべきである。

【0043】

図３Ａを参照すると、ステップ（ａ）は、例えば、ホウ素の注入又は拡散の工程によって、ｐ型のシリコンウエハー３００の第１の側面（すなわち、裏の側面）３０７の上に形成（すなわち、注入又は拡散）される重いｐ型の第１のドーピング層３０５を描いている。ステップ（ｂ）は、第１のドーピング層３０５及びシリコンウエハー３００の第２の側面３１７の上に化学蒸着（ＣＶＤ）によって堆積される随意の最初の二酸化ケイ素の層（すなわち、誘電体層）３１０、３１５；及び注入工程からの結晶損傷を緩和するために後に実行される熱アニールを、示している。ステップ（ａ）の第１のドーピング層３０５の重いｐ型のドーピングが、注入工程によってというよりもむしろ拡散工程によって形成されるならば、ステップ（ｂ）は実行される必要がない、ということが注意されるべきである。

【0044】

ステップ（ｃ）は、シリコンウエハー３００をフッ化水素酸の中に浸すことによって、最初の二酸化ケイ素の層３１０、３１５が除去される（すなわち、エッチング除去される）、ということを示している。ステップ（ｄ）は、第１のドーピング層３０５及びシリコンウエハー３００の第２の側面３１７の上に化学蒸着（ＣＶＤ）によって堆積される第１の二酸化ケイ素の層（すなわち、誘電体層）３２０、３２５を示しており、ここにおいて、二酸化ケイ素の層（すなわち、誘電体層）３２０、３２５は、拡散マスクとなる。ステップ（ｅ）は、フォトリソグラフィー及び／又はフッ化水素酸のエッチングを通じて、第１の二酸化ケイ素の層３２５の中に開口部３３０が形成されて（すなわち、第１の二酸化ケイ素の層３２５は、開口部３３０を有するように形成される）、当該開口部３３０は拡散ウインドウとなる。ステップ（ｆ）は、（図示せぬ）加熱炉の中で実行されるリンの拡散によって生み出されるｐ−ｎ接合３３５を示している。

【0045】

図３Ｂを参照すると、ステップ（ｇ）は、シリコンウエハー３００をフッ化水素酸の中に浸すことによって、最初の二酸化ケイ素の層３２０、３２５が除去（すなわち、エッチング除去）される、ということを示している。ステップ（ｈ）は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着によって堆積される第１の金属接触（すなわち、前面金属接触）３４０（例えば、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ合金などのｎ−接触金属）を示している。ステップ（ｉ）は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着によって堆積される第２の金属接触（すなわち、裏面金属接触）３４５（例えば、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ合金などのｐ−接触金属）を示している。

【0046】

ステップ（ｊ）は、第１の金属接触３４０の上、シリコンウエハー３００の第２の側面３１７における外部に晒されている部分の上、及び第２の金属接触３４５の上に化学蒸着（ＣＶＤ）されることによって堆積される第２の二酸化ケイ素の層（すなわち、誘電体層）３５０、３５５を描いている。第２の二酸化ケイ素の層３５０、３５５が、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などの、二酸化ケイ素以外の材料から製造され得る、ということは注意されるべきである。それに加えて、他の実施形態において、ＣＶＤ以外の他の技術を採用して、第２の二酸化ケイ素の層３５０、３５５を堆積させることもできる。使用され得る他の技術は、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）及びプラズマ助長化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を含むが、それらに限定されるものではない。

【0047】

ステップ（ｋ）は、随意に、第１の金属接触３４０及び第２の金属接触３４５が焼結される、ということを示している。ステップ（ｊ）のＣＶＤ工程が、抵抗接点焼結に対して要求されるのと同様な時間分及び温度において実行されるならば、ステップ（ｋ）の焼結は必要ない、ということが注意されるべきである。ステップ（ｌ）は、フッ化水素酸のエッチングを通じて、開口部３６０が第２の二酸化ケイ素の層３５５の中に形成される、ということを示している。ステップ（ｌ）はまた、第２の二酸化ケイ素の層３５０は、フッ化水素酸によって除去（すなわち、エッチング除去）される、ということを示している。第２の二酸化ケイ素の層３５５の残っている部分は、ｐ−ｎ接合３３５を安定化し、ダイオード及び太陽電池アセンブリの中の短絡を妨げるために、残されている。

【0048】

図４は、改良された金属接触を有する図２Ｂの本開示のダイオードの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線と、既存のダイオードとの比較（ＶＳ．）を示すグラフ４００である。この図において、試験データはグラフ化されて、改良された金属接触を有する本開示のダイオードのＩ−Ｖ曲線４２０と、二酸化ケイ素の保護を有しない（すなわち、保護的な誘電体層を有しない）既存のダイオードのＩ−Ｖ曲線４１０との比較を示している。図に描かれるように、改良された金属接触を有する本開示のダイオードのＩ−Ｖの特性は、二酸化ケイ素の保護がない既存のダイオードのＩ−Ｖの特性と同等である。

【0049】

条項１
太陽電池バイパスダイオードを製造するための方法であって、
シリコンウエハーの第１の側面の上に第１のドーピング層を形成することと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの第２の側面の上に第１の誘電体層を堆積させることと、
前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上の前記第１の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記開口部を覆うように拡散及びイオン注入のうちの１つを実行して接合を生み出すことと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記第１の誘電体層を除去することと、
前記接合の上に第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に第２の金属接触を堆積させることと、
前記第１の金属接触の上、前記シリコンウエハーの前記第２の側面における外部に晒されている部分の上、及び前記第２の金属接触の上に、第２の誘電体層を堆積させることと、
前記第１の金属接触の上の前記第２の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記第２の金属接触の上の前記第２の誘電体層を除去することとを含む、方法。

【0050】

条項２
前記シリコンウエハーの前記第１の側面の上に前記第１のドーピング層を形成した後に、前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上に最初の誘電体層を堆積させることをさらに含む、条項１に記載の方法。

【0051】

条項３
熱アニールを実行することをさらに含む、条項２に記載の方法。

【0052】

条項４
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記最初の誘電体層を除去することをさらに含む、条項２に記載の方法。

【0053】

条項５
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記最初の誘電体層を除去することは、フッ化水素酸を使用することによって実行される、条項４に記載の方法。

【0054】

条項６
前記第１の金属接触の上の前記第２の誘電体層の中に前記開口部をエッチング加工する前に、前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触を焼結させることをさらに含む、条項１に記載の方法。

【0055】

条項７
前記第１のドーピング層は、ｐ型の物質である、条項１に記載の方法。

【0056】

条項８
前記第１のドーピング層の前記ｐ型の物質は、ホウ素（Ｂ）である、条項7に記載の方法。

【0057】

条項９
前記第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、条項１に記載の方法。

【0058】

条項１０
前記第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、条項１に記載の方法。

【0059】

条項１１
前記第１のドーピング層は、ｎ型の物質である、条項１に記載の方法。

【0060】

条項１２
前記第１のドーピング層の前記ｎ型の物質は、リン（Ｐ）である、条項11に記載の方法。

【0061】

条項１３
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層のうちの少なくとも１つは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である、条項１に記載の方法。

【0062】

条項１４
前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上の前記第１の誘電体層の中に前記開口部をエッチング加工することは、フォトリソグラフィー及びフッ化水素酸のうちの少なくとも１つを使用することによって実行される、条項1に記載の方法。

【0063】

条項１５
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記第１の誘電体層を除去することは、フッ化水素酸を使用することによって実行される、条項１に記載の方法。

【0064】

条項１６
前記接合の上に前記第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に前記第２の金属接触を堆積させることは、電子ビーム蒸着を使用することによって実行される、条項１に記載の方法。

【0065】

条項１７
太陽電池バイパスダイオードを製造するための方法であって、
シリコンウエハーの第１の側面の上に第１の誘電体層を形成することと、
前記第１の誘電体層の中に第１の開口部をエッチング加工することと、
前記第１の開口部を覆うように第１のドーピング層を形成して接合を生み出すことと、
前記第１のドーピング層及び前記第１の側面における外部に晒されているシリコン領域を覆うように第２の誘電体層を堆積させることと、
前記第２の誘電体層の中に第２の開口部をエッチング加工することと、
前記第２の開口部を覆うように第２のドーピング層を形成することと、
前記第１のドーピング層の上端の上の前記第２の誘電体層を除去することと、
前記第１のドーピング層の上に金属接触を堆積させて第１の金属接触を形成すること、及び前記第２のドーピング層の上に金属接触を堆積させて第２の金属接触を形成することと、
前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触の上に第３の誘電体層を堆積させることと、
前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触を覆う前記第３の誘電体層の中に２つの開口部をエッチング加工することとを含む、方法。

【0066】

条項１８
シリコンウエハーと、
前記シリコンウエハーの第１の側面の上に形成される２型のドーピング層と、
前記シリコンウエハーの第２の側面の一部の中に、拡散又は注入される１型のドーピング層と、
前記１型のドーピング層の上に堆積される前面金属接触と、
前記２型のドーピング層の上に堆積される裏面金属接触と、
前記前面金属接触及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面における外部に晒されている部分の上に堆積される誘電体層とを備え、前記誘電体層は、前記前面金属接触を外部に晒す開口部を有する、太陽電池バイパスダイオード。

【0067】

条項１９
前記２型のドーピング層は、ｎ型の物質である、条項１８に記載のダイオード。

【0068】

条項２０
前記２型のドーピング層は、ｐ型の物質である、条項１８に記載のダイオード。

【0069】

条項２１
シリコンウエハーと、
前記シリコンウエハーの第１の側面の第１の部分の上に形成される１型のドーピング層と、
前記シリコンウエハーの前記第１の側面の第２の部分の上に形成される２型のドーピング層と、
前記１型のドーピング層の上に堆積される１型の金属接触と、
前記2型のドーピング層の上に堆積される２型の金属接触と、
前記１型の金属接触及び前記２型の金属接触の上、並びに前記シリコンウエハーにおける外部に晒されている部分の上に、堆積される誘電体層とを備え、前記誘電体層は、前記１型の金属接触及び前記２型の金属接触を外部に晒す２つの開口部を有する、太陽電池バイパスダイオード。

【0070】

特定の例示的実施形態及び方法を本明細書の中に開示したが、前述の開示内容から、当業者には、本開示の精神及び範囲から逸脱することなくこのような実施形態及び方法に変更及び修正を加えることが可能であることは明らかであろう。その他多数の本開示の実施例があり、各実施例はその詳細事項においてのみ他と異なる。したがって、本開示は特許請求の範囲及び適用法の規則及び原理によって必要とされる範囲にのみ制限されることが意図されている。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
太陽電池バイパスダイオードを製造するための方法であって、
シリコンウエハーの第１の側面の上に第１のドーピング層を形成することと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの第２の側面の上に第１の誘電体層を堆積させることと、
前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上の前記第１の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記開口部を覆うように拡散及びイオン注入のうちの１つを実行して接合を生み出すことと、
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記第１の誘電体層を除去することと、
前記接合の上に第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に第２の金属接触を堆積させることと、
前記第１の金属接触の上、前記シリコンウエハーの前記第２の側面における外部に晒されている部分の上、及び前記第２の金属接触の上に、第２の誘電体層を堆積させることと、
前記第１の金属接触の上の前記第２の誘電体層の中に開口部をエッチング加工することと、
前記第２の金属接触の上の前記第２の誘電体層を除去することと
を含む方法。
（態様２）
前記シリコンウエハーの前記第１の側面の上に前記第１のドーピング層を形成した後に、前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上に最初の誘電体層を堆積させることをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様３）
熱アニールを実行することをさらに含む、態様１又は２に記載の方法。
（態様４）
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記最初の誘電体層を除去することをさらに含む、態様１から３のいずれか一項に記載の方法。
（態様５）
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記最初の誘電体層を除去することは、フッ化水素酸を使用することによって実行される、態様４に記載の方法。
（態様６）
前記第１の金属接触の上の前記第２の誘電体層の中に前記開口部をエッチング加工する前に、前記第１の金属接触及び前記第２の金属接触を焼結させることをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様７）
前記第１のドーピング層は、ｐ型の物質である、態様１に記載の方法。
（態様８）
前記第１の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、態様１に記載の方法。
（態様９）
前記第２の金属接触は、チタン、パラジウム、及び銀（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金、並びにアルミニウム、チタン、パラジウム、及び銀（Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ）の合金のうちの１つである、態様１に記載の方法。
（態様１０）
前記第１のドーピング層は、ｎ型の物質である、態様１に記載の方法。
（態様１１）
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層のうちの少なくとも１つは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である、態様１に記載の方法。
（態様１２）
前記シリコンウエハーの前記第２の側面の上の前記第１の誘電体層の中に前記開口部をエッチング加工することは、フォトリソグラフィー及びフッ化水素酸のうちの少なくとも１つを使用することによって実行される、態様１に記載の方法。
（態様１３）
前記第１のドーピング層及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面から前記第１の誘電体層を除去することは、フッ化水素酸を使用することによって実行される、態様１に記載の方法。
（態様１４）
前記接合の上に前記第１の金属接触を堆積させること、及び前記第１のドーピング層の上に前記第２の金属接触を堆積させることは、電子ビーム蒸着を使用することによって実行される、態様１に記載の方法。
（態様１５）
シリコンウエハーと、
前記シリコンウエハーの第１の側面の上に形成される２型のドーピング層と、
前記シリコンウエハーの第２の側面の一部の中に、拡散又は注入される１型のドーピング層と、
前記１型のドーピング層の上に堆積される前面金属接触と、
前記２型のドーピング層の上に堆積される裏面金属接触と、
前記前面金属接触及び前記シリコンウエハーの前記第２の側面における外部に晒されている部分の上に堆積される誘電体層であって、前記前面金属接触を外部に晒す開口部を有する前記誘電体層と
を備える太陽電池バイパスダイオード。

【符号の説明】

【0071】

１００ グラフ
２００ 既存のダイオードの構造
２０５ 裏面金属接触
２０７ シリコンウエハーの第１の側面
２１０ ２型のドーピング層
２１５ シリコンウエハー
２１７ シリコンウエハーの第２の側面
２２０ １型のドーピング層
２２５ 誘電体層
２３０ 安定化処理層
２３５ 前面金属接触
２４０ 本開示のダイオードの構造
２４５ 裏面金属接触
２４７ シリコンウエハーの第１の側面
２５０ ２型のドーピング層
２５５ シリコンウエハー
２５７ シリコンウエハーの第２の側面
２６０ １型のドーピング層
２６５ 誘電体層
２７０ 前面金属接触
２８０ 本開示のダイオードの別の構造
２８１ シリコンウエハーの第１の側面
２８２ １型のドーピング層
２８４２型のドーピング層
２８６ シリコンウエハー
２８８ 誘電体層
２９０ 第１の金属接触
２９２ 第２の金属接触
３００ シリコンウエハー
３０５ 第１のドーピング層
３０７ シリコンウエハーの第１の側面
３１０ 最初の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３１５ 最初の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３１７ シリコンウエハーの第２の側面
３２０ 第１の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３２５ 第１の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３３０開口部
３３５ ｐ−ｎ接合
３４０ 第１の金属接触
３４５ 第２の金属接触
３５０ 第２の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３５５第２の二酸化ケイ素（すなわち、誘電体）の層
３６０ 開口部
４００ グラフ
４１０ 既存のダイオードのＩ−Ｖ曲線
４２０ 本開示のダイオードのＩ−Ｖ曲線

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】